JP6741167B2 - 内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置に関する。
運転者がアクセルから足を離したり、ブレーキを踏んだりすることで、所定の自動停止条件が成立したときに、内燃機関を自動停止する技術が従来から知られている。
例えば、特許文献１は、内燃機関が自動停止している状態で運転者による再始動要求や発進要求が発生したときに、内燃機関の揺れ戻しを判定または予測し、内燃機関の揺れ戻しを考慮して内燃機関を再始動する技術が開示されている。
特許文献１では、内燃機関が正転したタイミングでスタータによるクランキングを行うとともに、再始動早期化制御で演算されたタイミングで燃料噴射及び点火を実施し、内燃機関を再始動させている。
ここで、機関回転数がある程度高い状態であれば、内燃機関への燃料供給の再開のみで内燃機関を再始動できる。
一般的に、クランキングを伴う内燃機関への燃料供給の再開で内燃機関を再始動する場合に比べて、燃料供給の再開のみで内燃機関を再始動する場合の方が速やかに再始動できる。
また、走行中に内燃機関を自動停止すると、内燃機関の機関回転数は変動しながら低下していくことになる。
そのため、機関回転数の回転変動が小さいほど、燃料供給の再開のみで内燃機関を再始動できる機関回転数の下限値（燃料カットリカバー回転数）を低く設定できる。
しかしながら、特許文献１は、自動停止した内燃機関の再始動時に、機関回転数の回転変動を考慮していない。
従って、自動停止した内燃機関を可及的速やかに再始動するにあたっては、更なる改善の余地がある。
なお、内燃機関の回転変動は、クランクシャフトとともに回転する部分の慣性モーメントが大きいほど小さくなる。
特開２０１６−１１４０３７号公報
本発明は、車両の走行中に燃料供給を自動停止した該車両の駆動源となる内燃機関に対して燃料供給を再開するにあたって、上記内燃機関の機関回転数が所定の第１回転数未満であれば、上記内燃機関に燃料供給を再開する際に上記内燃機関をクランキングする。そして、上記第１回転数は、上記内燃機関と変速機との間に配置されたトルクコンバータのロックアップクラッチが締結状態のとき、該ロックアップクラッチが開放状態のときよりも低くなるよう設定される。
本発明によれば、燃料供給が自動停止されている状態のときに内燃機関の再始動要求があった場合に、機関回転数の回転変動を考慮して、内燃機関を速やかに再始動することができる。
本発明に係る内燃機関の制御装置の概略を模式的に示した説明図。 走行中に内燃機関を自動停止した場合における機関回転数の回転変動の様子を示す説明図。 本発明に係る内燃機関の制御方法の制御の流れを示すフローチャート。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る内燃機関１の制御装置の概略を模式的に示した説明図である。
車両の駆動源となる内燃機関１には、ロックアップ機構を有するトルクコンバータ２を介して変速機としてのＣＶＴ（無段変速機）３が接続されている。
ロックアップ機構は、トルクコンバータ２に内蔵された機械式クラッチであり、ロックアップクラッチ開放によりトルクコンバータ２を介し内燃機関１とＣＶＴ３を連結する。また、ロックアップ機構は、ロックアップクラッチ締結により内燃機関１の出力軸１ａと、ＣＶＴ入力軸３ａを直結する。このロックアップ機構は、後述するＴＣＵ３０からのＬＵ指令圧に基づいて作り出されたＬＵ実油圧により、締結/スリップ締結/解放が制御される。
ＣＶＴ３は、一般の自動車と同様に、図示せぬ終減速装置を介し、駆動輪４に動力を伝達している。また、本実施例では、トルクコンバータ２とＣＶＴ３との間にフォワードクラッチ５が配置されている。
つまり、内燃機関１による駆動力を駆動輪４に伝達する動力伝達経路には、内燃機関１、トルクコンバータ２、フォワードクラッチ５、ＣＶＴ３、駆動輪４、の順番で各要素が直列に配置されている。
内燃機関１は、ベルト６を介して、モータ７、ウォータポンプ８、エアコン用コンプレッサ９を駆動することが可能となっている。
モータ７は、内燃機関１への駆動力の付与や発電が可能なものである。
また、内燃機関１には、モータ７とは別に、内燃機関１の始動時に用いるスタータモータ１０が取り付けられている。なお、モータ７を内燃機関１の始動に用いるようにすれば、スタータモータ１０を省略することも可能である。
ＣＶＴ３は、プライマリプーリ１１と、セカンダリプーリ１２と、プライマリプーリ１１及びセカンダリプーリ１２のＶ溝に巻き掛けられたＶベルト１３と、を有している。プライマリプーリ１１は、プライマリ油圧シリンダ１１ａを有している。セカンダリプーリ１２は、セカンダリ油圧シリンダ１２ａを有している。プライマリプーリ１１は、プライマリ油圧シリンダ１１ａに供給される油圧を調整すると、Ｖ溝の幅が変化する。セカンダリプーリ１２は、セカンダリ油圧シリンダ１２ａに供給される油圧を調整すると、Ｖ溝の幅が変化する。
ＣＶＴ３は、プライマリ油圧シリンダ１１ａやセカンダリ油圧シリンダ１２ａに供給される油圧を制御することで、Ｖ溝の幅が変化してＶベルト１３とプライマリプーリ１１、セカンダリプーリ１２との接触半径が変化し、変速比が無段階に変化する。
ＣＶＴ３には、内燃機関１によって駆動する図示せぬ第１オイルポンプとしての機械式オイルポンプと、第２オイルポンプとしての電動オイルポンプ１４と、によって作動油が供給される。すなわち、プライマリ油圧シリンダ１１ａ及びセカンダリ油圧シリンダ１２ａには、機械式オイルポンプまたは電動オイルポンプ１４から油圧が供給される。電動オイルポンプ１４は、車両の運転中に、内燃機関１がアイドルストップ等で自動停止した際に駆動する。つまり、電動オイルポンプ１４は、機械式オイルポンプが停止した際に作動する。
なお、機械式オイルポンプまたは電動オイルポンプ１４による作動油の供給は、トルクコンバータ２やフォワードクラッチ５に対しても行われる。つまり、トルクコンバータ２及びフォワードクラッチ５の作動油の供給源は、機械式オイルポンプまたは電動オイルポンプ１４である。
フォワードクラッチ５は、内燃機関１と駆動輪４との間に配置されたクラッチに相当するものであって、開放すると内燃機関１とＣＶＴ３とを切り離した状態にすることが可能なものである。フォワードクラッチ５は、ＣＶＴ入力軸３ａに設けられている。フォワードクラッチ５は、締結状態のとき内燃機関１と駆動輪４との間で動力の伝達が可能となり、開放状態のとき内燃機関１と駆動輪４との間で動力（トルク）の伝達ができなくなる。つまり、フォワードクラッチ５を開放すると、内燃機関１と駆動輪４とが切り離された状態となる。さらに言えば、フォワードクラッチ５を開放すると、内燃機関１とＣＶＴ３とが切り離された状態となる。
内燃機関１は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）２０によって制御されている。ＥＣＵ２０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータである。
ＥＣＵ２０には、内燃機関１のクランクシャフト（図示せず）のクランク角を検出するクランク角センサ２１、アクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出するアクセル開度センサ２２、ブレーキペダル（図示せず）の操作を検出するブレーキスイッチ２３、車速を検出する車速センサ２４、車両の前後方向の傾きを検知可能な加速度センサ２５等の各種センサ類の検出信号が入力されている。クランク角センサ２１は、内燃機関１の機関回転数を検出可能なものである。
そして、ＥＣＵ２０は、各種センサ類の検出信号に基づいて、内燃機関１の燃料噴射弁（図示せず）から噴射される燃料の噴射量や噴射時期、内燃機関１の点火時期、吸入空気量等を最適に制御する。また、ＥＣＵ２０によって、モータ７及びスタータモータ１０が最適に制御される。
なお、ＥＣＵ２０には、車両に搭載されたバッテリのバッテリＳＯＣ等に関する情報も入力されている。
ＣＶＴ３は、ＴＣＵ（トランスミッションコントロールユニット）３０によって制御されている。ＴＣＵ３０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータである。
ＥＣＵ２０とＴＣＵ３０は、ＣＡＮ通信線３１で接続されている。ＥＣＵ２０、ＴＣＵ３０間では、ＣＡＮ通信線３１によりデータの授受が可能となっている。
ＴＣＵ３０には、ＣＡＮ通信線３１を介して、上述したアクセル開度センサ２２、ブレーキスイッチ２３及び車速センサ２４の検出信号が入力されている。
さらに、ＴＣＵ３０には、ＣＶＴ３の入力回転数であるプライマリプーリ１１の回転数を検出するプライマリ回転数センサ３２、ＣＶＴ３の出力回転数であるセカンダリプーリ１２の回転数を検出するセカンダリプーリ回転数センサ３３、ＣＶＴ３に供給される作動油の油圧を検出する油圧センサ３４、走行レンジを選択するセレクトレバーの位置を検出するインヒビタスイッチ３５等の各種センサ類の検出信号が入力されている。
ＴＣＵ３０は、これら入力された各種センサ類の検出信号に基づいて、ＣＶＴ３の変速比や、トルクコンバータ２及びフォワードクラッチ５を最適に制御する。また、ＴＣＵ３０は、電動オイルポンプ１４の駆動を制御する。
内燃機関１は、走行中に、所定の内燃機関自動停止条件が成立すると、燃料供給を停止して自動停止する。そして、内燃機関１の自動停止中に、再始動要求があると、燃料供給を再開して、内燃機関を再始動する。
図２は、走行中に内燃機関１を自動停止した場合における機関回転数の回転変動の様子を示す説明図である。
図２中の実線は、セーリングストップ状態における機関回転数の回転変動を示している。
本実施例では、中高車速でブレーキペダルが踏まれていない（ブレーキスイッチ２３がＯＦＦ）惰性走行中に、内燃機関１を自動停止した状態をセーリングストップ状態と定義する。セーリングストップ時には、フォワードクラッチ５が開放され、トルクコンバータ２のロックアップ機構がロックアップクラッチを締結した状態となっている。
図２中の破線は、コーストストップ状態における機関回転数の回転変動を示している。
本実施例では、低車速でブレーキペダルが踏み込まれた状態（ブレーキスイッチ２３がＯＮ状態）の減速中に、内燃機関１を自動停止した状態をコーストストップ状態と定義する。コーストストップ時には、フォワードクラッチ５が締結され、トルクコンバータ２のロックアップ機構がロックアップクラッチを開放した状態となっている。
ロックアップクラッチを開放している場合、内燃機関１のクランクシャフトとトルクコンバータ２のポンプインペラ（図示せず）が同期回転する。
ロックアップクラッチを締結している場合、内燃機関１のクランクシャフトとトルクコンバータ２のポンプインペラ（図示せず）とタービンランナ（図示せず）が同期回転する。
ロックアップクラッチを締結しているセーリングストップのときには、タービンランナの分だけ慣性モーメントが増える。そのため、セーリングストップのときには、コーストストップのときよりも慣性モーメントが大きくなり、図２に示すように、内燃機関１の圧縮反力や膨張力に起因する回転変動が相対的に小さくなる。
また、内燃機関１への燃料供給とクランキングで内燃機関を始動するクランキングリカバリ始動に比べて、燃料供給の再開のみで内燃機関１を始動する燃焼リカバリ始動の方が、速やかに内燃機関１を再始動できる。
そこで、走行中に自動停止した内燃機関１を再始動する場合、再始動要求があったときの機関回転数が所定の第１回転数以上の値であれば、燃焼リカバリ始動により内燃機関１を再始動する。走行中に自動停止した内燃機関１を再始動する場合、再始動要求があったときの機関回転数が所定の第１回転数未満の値であれば、クランキングリカバリ始動により内燃機関１を再始動する。クランキングリカバリ始動では、モータ７を用いてクランキングする。
本実施例のＥＣＵ２０とＴＣＵ３０は、相互に連携がとれたものであり、これら２つを１つのＣＵ（コントロールユニット）４０と見なすことが可能である。従って、本実施例では、ＥＣＵ２０とＴＣＵ３０とを含むＣＵ４０が、自動停止した内燃機関１に対して燃料供給を再開するにあたって、内燃機関１の機関回転数が第１回転数未満であれば、内燃機関１に燃料供給を再開する際に内燃機関１をクランキングする制御部に相当する。
第１回転数は、燃料供給の再開のみによって内燃機関１を再始動可能な機関回転数の下限値である燃料カットリカバー回転数であり、運転状態に応じて設定される。
詳述すると、機関回転数の回転変動を考慮し、セーリングストップ状態の内燃機関１を再始動する場合は、コーストストップ状態の内燃機関１を再始動する場合に比べて、第１回転数を低くなるように設定する。つまり、回転変動が相対的に小さいセーリングストップ状態の内燃機関１を再始動する場合の燃料カットリカバー回転数を、コーストストップ状態の内燃機関１を再始動する場合の燃料カットリカバー回転数よりも小さく設定する。
換言すると、セーリングストップ状態の内燃機関１を再始動する場合、燃焼リカバリ始動により内燃機関１を再始動する機関回転数の回転数域を拡大する。
さらに言えば、トルクコンバータ２のロックアップ機構のロックアップクラッチが締結状態であるか開放状態であるかによって第１回転数を変更し、燃焼リカバリ始動により内燃機関１を再始動する機関回転数の回転数域を変更する。
ここで、セーリングストップ状態の内燃機関１の再始動は、第１再始動に相当する。また、コーストストップ状態の内燃機関１の再始動は、第２再始動に相当する。
本実施例では、セーリングストップ状態の内燃機関１を再始動する場合の第１回転数が例えば３５０ｒｐｍに設定され、コーストストップ状態の内燃機関１を再始動する場合の第１回転数は例えば５００ｒｐｍに設定される。
これによって、燃料供給が自動停止されている状態のときに内燃機関１の再始動要求があった場合、機関回転数の回転変動を考慮して、内燃機関１を可及的速やかに再始動することができる。
例えば、燃料供給が自動停止されている状態のときに車両に加速要求があった場合には、運転状態に応じて内燃機関１を速やかに再始動し、車両を速やかに加速することができる。
また、ロックアップクラッチの状態に応じて第１回転数を変更することで、内燃機関１を再始動する際に不必要なクランキングを省略できる。
図３は、本実施例における内燃機関の制御の流れを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、ＣＵ４０により所定時間毎（例えば、１０ｍｓ毎）に繰り返し実行される。
ステップＳ１では、セーリングストップ中フラグが「１」となっているか否かを判定する。ステップＳ１において、セーリングストップ中フラグが「１」であればステップＳ６へ進む。ステップＳ１において、セーリングストップ中フラグが「０」であればステップＳ２へ進む。
ステップＳ２では、コーストストップ中フラグが「１」となっているか否かを判定する。ステップＳ２において、コーストストップ中フラグが「１」であればステップＳ１３へ進む。ステップＳ２において、コーストストップ中フラグが「０」であればステップＳ３へ進む。
ステップＳ３では、走行中の車両の車速が中高速であるか否かを判定する。換言すると、トルクコンバータ２のロックアップ機構におけるロックアップクラッチが締結される車速であるか否かを判定する。具体的には、車速が例えば１５ｋｍ／ｈ以上であるか否かを判定する。トルクコンバータ２のロックアップ機構のロックアップクラッチは、車両が中高速走行状態であれば締結され、低速走行状態であれば開放される。
ステップＳ３において、車速が中高速であると判定された場合、すなわち車速が例えば１５ｋｍ／ｈ以上であると判定された場合には、ステップＳ４へ進む。ステップＳ３において、車速が中高速でないと判定された場合、すなわち車速が例えば１５ｋｍ／ｈ未満であると判定された場合には、ステップＳ１１へ進む。
ステップＳ４では、セーリングストップを実施するための条件、すなわちセーリングストップ条件が成立しているか否かを判定する。セーリングストップ条件は、内燃機関自動停止条件である。
セーリングストップ条件は、例えば、車両の走行中にアクセルペダルが踏み込まれた状態（アクセルＯＮ状態）から踏み込まれていない状態（アクセルペダルから足が離れた状態、つまりアクセルＯＦＦ状態）となり、バッテリのＳＯＣが所定値以上あるような場合に成立する。つまり、セーリングストップ条件は、駆動力要求が無い場合に成立する。
ステップＳ４にてセーリングストップ条件が成立していると判定されると、内燃機関１への燃料供給を停止するとともに、フォワードクラッチ５を開放し、ステップＳ５に進む。ステップＳ４にてセーリングストップ条件が成立していないと判定されると、今回のルーチンを終了する。
ステップＳ５では、セーリングストップ中フラグを「１」とする。
ステップＳ６では、内燃機関１の再始動要求の有無を判定する。例えば、アクセルペダルの踏み込みがある（アクセルＯＮ）場合や、バッテリのＳＯＣが所定値以下になる等の車両の電力確保が必要なときに、再始動要求有と判定される。ステップＳ６にて再始動要求有と判定されると、ステップＳ７へ進む。ステップＳ６にて再始動要求が無い判定されると、今回のルーチンを終了する。
ステップＳ７では、現在の内燃機関１の機関回転数が予め設定されたセーリングストップ用第１回転数以上であるか否かを判定する。セーリングストップ用第１回転数は、第１回転数に相当するものであって、後述するコーストストップ用第１回転数よりも小さい値である。セーリングストップ用第１回転数は、例えば３５０ｒｐｍ程度の値である。
ステップＳ７にて機関回転数がセーリングストップ用第１回転数以上であると判定されると、ステップＳ８へ進む。ステップＳ７にて機関回転数がセーリングストップ用第１回転数未満であると判定されると、ステップＳ９へ進む。
ステップＳ８では、燃焼リカバリ始動により内燃機関１を再始動してステップＳ１０へ進む。
ステップＳ９では、クランキングリカバリ始動により内燃機関１を再始動してステップＳ１０へ進む。
ステップＳ１０では、セーリングストップ中フラグを「０」とする。
ステップＳ１１では、コーストストップを実施するための条件、すなわちコーストストップ条件が成立しているか否かを判定する。コーストストップ条件は、内燃機関自動停止条件である。
コーストストップ条件は、例えば、ブレーキペダルが踏み込まれた状態（ブレーキスイッチ２３がＯＮ状態）の減速中に、バッテリのＳＯＣが所定値以上あるような場合に成立する。
ステップＳ１１にてコーストストップ条件が成立していると判定されると、内燃機関１への燃料供給を停止するとともに、フォワードクラッチ５を締結し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１１にてコーストストップ条件が成立していないと判定されると、今回のルーチンを終了する。
ステップＳ１２では、コーストストップ中フラグを「１」とする。
ステップＳ１３では、内燃機関１の再始動要求の有無を判定する。例えば、アクセルペダルが踏み込まれたり（アクセルＯＮ）、ブレーキペダルが踏み込まれなくなったり（ブレーキスイッチ２３がＯＦＦ）、バッテリのＳＯＣが所定値以下になる等の車両の電力確保が必要なときに、再始動要求有と判定される。ステップＳ１３にて再始動要求有と判定されると、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１３にて再始動要求が無い判定されると、今回のルーチンを終了する。
ステップＳ１４では、現在の内燃機関１の機関回転数が予め設定されたコーストストップ用第１回転数以上であるか否かを判定する。コーストストップ用第１回転数は、第１回転数に相当するものであって、セーリングストップ用第１回転数よりも大きい値である。コーストストップ用第１回転数は、例えば５００ｒｐｍ程度の値である。
ステップＳ１４にて機関回転数がコーストストップ用第１回転数以上であると判定されると、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１４にて機関回転数がコーストストップ用第１回転数未満であると判定されると、ステップＳ１６へ進む。
ステップＳ１５では、燃焼リカバリ始動により内燃機関１を再始動してステップＳ１７へ進む。
ステップＳ１６では、クランキングリカバリ始動により内燃機関１を再始動してステップＳ１７へ進む。
ステップＳ１７では、コーストストップ中フラグを「０」とする。
なお、上述した実施例では、変速機が無段変速機であったが、本願発明は有段の自動変速機を有する車両にも適用可能である。
また、上述した実施例は、内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置に関するものである。

Claims (4)

  1. 車両の走行中に燃料供給を自動停止した該車両の駆動源となる内燃機関に対して燃料供給を再開して当該内燃機関を始動するにあたって、
    上記内燃機関の機関回転数が所定の第１回転数以上であれば、上記内燃機関への燃料供給の再開で内燃機関を始動し、
    上記内燃機関の機関回転数が所定の第１回転数未満であれば、上記内燃機関への燃料供給の再開とモータによるクランキングで内燃機関を始動し、
    上記第１回転数は、上記内燃機関と変速機との間に配置されたトルクコンバータのロックアップクラッチが締結状態のとき、該ロックアップクラッチが開放状態のときよりも低くなるよう設定される内燃機関の制御方法。
  2. アクセルペダルが踏み込まれておらず、上記ロックアップクラッチが締結された状態から上記内燃機関への燃料供給を再開する第１再始動時の上記第１回転数は、ブレーキペダルが踏み込まれ、上記ロックアップクラッチが開放された状態から上記内燃機関への燃料供給を再開する第２再始動時の上記第１回転数よりも小さくなるよう設定される請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
  3. 上記第１再始動時においては、上記ロックアップクラッチと上記車両の駆動輪との間に配置されたクラッチが開放され、
    上記第２再始動時においては、上記クラッチが締結されている請求項２に記載の内燃機関の制御方法。
  4. 車両の駆動源となる内燃機関と、
    上記内燃機関と変速機との間に配置されたトルクコンバータと、
    所定の条件が成立すると車両の走行中に燃料供給を自動停止した上記内燃機関に対して燃料供給を再開して当該内燃機関を始動するにあたって、上記内燃機関の機関回転数が所定の第１回転数以上であれば、上記内燃機関への燃料供給の再開で内燃機関を始動し、上記内燃機関の機関回転数が所定の第１回転数未満であれば、上記内燃機関への燃料供給の再開とクランキングで内燃機関を始動する制御部と、を有し、
    上記第１回転数は、上記トルクコンバータのロックアップクラッチが締結状態のとき、該ロックアップクラッチが開放状態のときよりも低くなるよう設定される内燃機関の制御装置。
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